扭转实验

金属材料的扭转实验长沙理工大学工程力学实验中心金属材料的扭转实验一、实验目的二、实验原理三、仪器设备及试件四、实验步骤五、断口分析六、实验报告一、实验目的测定低碳钢材料在常温、静载条件下的剪切屈服极限，剪切强度极限；测定铸铁材料的剪切强度极限；比较低碳钢、铸铁在受扭时的变形规律及其破坏特征金属材料的扭转实验一、实验目的二、实验原理三、仪器设备及试件四、实验步骤五、断口分析六、实验报告二、实验原理低碳钢扭转实验铸铁扭转实验二、实验原理0低碳钢扭矩图弹性阶段nMABC弹性阶段：即OA直线段试件横截面上的剪应力沿半径线性分布，当边缘处的剪应力达到剪切屈服极限，此时对应的扭矩为Mp这个阶段材料服从切变虎克定律。即材料的切应力τ与切应变γ成正比GpM二、实验原理0低碳钢扭转图屈服阶段nMABC屈服阶段：即AB曲线段扭转曲线为锯齿状曲线或者水平线试件横截面上的应力从边缘到中心逐渐达到剪切屈服极限，屈服阶段对应的最小值即为MssMpM二、实验原理0pMM横截面上的剪应力分布图spsMMMssMM0ss34316ssssnAAnMdAdAWdW抗扭截面模量34ssnMW二、实验原理0低碳钢扭转图强化阶段nMABC强化阶段：即BC曲线段试件继续受扭，材料进入强化阶段，扭矩图缓慢继续上升，直到扭矩达到Mb，试件断裂34bbnMWbMsMpM二、实验原理低碳钢扭转实验铸铁扭转实验二、实验原理铸铁扭转铸铁试件受扭时，从开始到破坏其变形都很小。图形呈近似直线的曲线。铸铁断裂时的最大剪应力定义为强度极限记作τb。Mn0MbbbnMW金属材料的扭转实验一、实验目的二、实验原理三、仪器设备及试件四、实验步骤五、断口分析六、实验报告三、仪器设备及试件1、微机控制电子扭转试验机2、游标卡尺3、试件：00100.170mm50mmdmmll国标试件：圆截面试件标距部分直径，平行长度，标距长度微机控制电子扭转试验机金属材料的扭转实验一、实验目的二、实验原理三、仪器设备及试件四、实验步骤五、断口分析六、实验报告1.试件准备;2.几何尺寸测量:在标距两端及中间处选三个截面,每个截面在相互垂直的方向各测一次直径,取其算术平均值作为改截面的平均直径,取三处平均直径的最小值计算试样抗扭截面模量Wn四、实验步骤3.实验准备：a.依次打开试验机主机、计算机b.打开计算机内试验软件，进入试验软件主窗口界面点击试验软件主窗口界面上方工具栏内的“实验方案按钮，设置好实验方案和实验参数c.装夹试件：现将试件的一端插入固定夹头，然后点击试验机上“对正”按钮使固定夹头和活动夹头方向对齐，调整加载机构水平移动使试件插入活动夹头，d.软件窗口力值清零e.旋紧夹头两边夹紧螺钉。用粉笔在试样表面划一条平行于试样轴线的直线，以便观察受扭时的变形。四、实验步骤4.进行实验a.在实验操作界面上，点击“运行”键，开始实验，观察实验现象b.试件破坏后，记录实验数据，取下试验观察断口情况c.结束实验，退出试验软件，关闭试验机和计算机，清理实验现场四、实验步骤金属材料的扭转实验一、实验目的二、实验原理三、仪器设备及试件四、实验步骤五、断口分析六、实验报告六、断口分析低碳钢破坏断口形状：平面断口铸铁破坏断口形状：45°螺旋断口六、断口分析纯扭转时圆试样的表面处于纯剪应力状态:smax1s3s纯扭转时圆试样的表面处于纯剪应力状态，与杆轴成±45º角的螺旋面上分别作用着两个主应力:、，并与最大剪应力绝对值数值相等，即：1s3smax13maxss因此试样的断口角度直接显示材料是拉断还是剪断、材料自身抗拉、抗剪能力的强弱由此得到直接地比较。六、断口分析低碳钢表明断裂是由剪应力引起的。断面上可看出回旋状塑性变形的痕迹，是典型的韧状断口。断裂时的剪应力定义为强度极限记作τb。六、断口分析铸铁表明断裂是由最大拉应力引起的。而最大拉应力先于最大剪应力达到强度极限后发生断裂又说明了铸铁的抗拉能力弱于其抗剪能力。金属材料的扭转实验一、实验目的二、实验原理三、仪器设备及试件四、实验步骤五、断口分析六、实验报告七、实验报告七、实验报告三向拉应力和剪应力拉应力与轴线成45度角的剪应力剪应力拉应力倒杯锥形平断口与轴线成45度角的斜断面平断口与轴线成45度的螺旋断口END